以r8051xc为例简单介绍SOC/MCU架构设计

dodoee · 发表于 2022-4-15 12:36:43

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以r8051xc core为例简单介绍SOC/MCU架构设计, r8051xc IP 由以下公司提供，

https://www.cast-inc.com/processors/8051s/r8051xc2/

由于下面展示的文档并没有公开，所以我只能展示目录，这是这个IP的设计文档，用户根据这个文档构建自己的MCU，当然是全英文的。
图片.png

下面是r8051xc IP的源代码文件截图，这个也是不能公开的。
图片.png

下面的文档是JTAG debugger 接口的文档，对应的仿真器是FS2 ，可自行百度。

JTAG debugger 接口有单独的代码，需要用户 integrating到IP。
图片.png

MCU/SOC 架构设计需要做的：

1. 搭建初始的test bench ,先让这个MCU/SOC 跑起来，根据r8051xc 文档设置编译软件，用keil编译一个简单的代码（P0_1 置1），把编译出来的hex文件放入MCU/SOC 的code memory中，然后reset ，看代码是否能正常运行，这一步调试好了，接着就是第二步。有些IP自带简单test bench 和test case。

2. 根据项目需求，define 所有模块，编码并 integrating到IP 上，并编写c代码的test case，验证所有的模块功能。包括JTAG 接口，仿真时，代码可以直接读到code memory中（$readmemh("code_load.txt",codemem);），但是还需要验证从JTAG接口下载到code Memory 中的功能。

3. 综合并下载到FPGA中，用仿真器进行联调，验证所有的功能。

B站有个MCU设计与验证的视频，讲了一部分。其中register file ，SRAM，ROM（现在已经很少用了），嵌入式flash（现在很多MCU(8051,stm32) 中都有,）这些都需要专门的厂家（TSMC…）来提供，一般都是memory compiler 来生成。

这里除了要用verilog写模块，写test bench ，还需要用tcl，shell 或 perl 写一些自动化脚本，用于验证。还需要会写嵌入式C语言，写一些简单 test case 来验证模块的功能。
下面是一个简单的提取hex 中的 code 的tcl脚本，提取到code_load.txt中，在test bench 中用
reg [ 7:0] codemem[0:262143];

$readmemh("code_load.txt",codemem);

写入到code memory中。

#!/usr/bin/tclsh
#HEX to txt (for 64 KB MEMORY）

#set fname {../keil_proj/all_test/all_test.hex}
#set fname {../keil_proj/dma_test4_1/dma_test4_1.hex}
set fname {../keil_proj/flash_test/flash_test.hex}
#set fname {../keil_proj/tc4eal_X2S_single/dma_buf_X2S.hex}
#set fname {../keil_proj/tc3eal_S2X_single/dma_serial0.hex}
#set fname {../keil_proj/spi/spi.hex}
#set fname {../core/keil_proj/CodeBanking/t_Bank_EX1/t.hex}
set f_code [open  code_load.txt w]
set f_code_length [open code_addr.txt w]
set f1_code [open  code_refec.txt w]
set f [open $fname r]
set tline ""
set code_line ""
set temp_code ""
set temp_code1 ""
set final_code ""
set code_length 0
set add 0
set code_end ":00000001FF"
while { [gets $f line ] >= 0 } {
set tline $line
#___________________________________________________
set len ""
append len 0x
set leng [string range $tline 1 2]
append len $leng
scan $len %x length
#puts $length
#___________________________________________________
#set addr ""
#append addr 0x
set addre [string range $tline 3 6]
puts $f_code_length $addre
#if{$code_length < $addre } {
#set code_length $addre
#}
#append addr $addre
#puts $addr
#scan $addr %x address
#puts  $address
#__________________________________________________
set str_len [string length $tline]
set last_v [expr $str_len-3]
set code_line [string range $tline 9 $last_v]
set final_code ""
set str_eq  [string equal  $tline  $code_end]
puts $str_eq
if {$str_eq == 0} {
set j 0
set i 0
append  final_code @
append  final_code $addre
append  final_code " "
while { $i< $length} {
      append  final_code [string range $code_line $j [expr $j+1]]
      append  final_code " "
      incr j 2
      incr i 1
      }
  puts $f1_code $final_code
  puts $f_code  $final_code
  }
  }

close $f_code
close $f1_code
close $f
close $f_code_length